CN101881626A - 自校准水平载物装置 - Google Patents

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裴明
张徐亮
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Abstract

本发明公开了一种自校准水平载物装置，应用于电子测量技术领域，包括控制模块，分别与控制模块连接的信号采集模块、电机驱动模块、显示模块以及电源，设置有信号采集模块的载物平台，还包括分别与载物平台以及电机驱动模块连接的自校准运动调节机构，信号采集模块包括重力加速度传感器，控制模块将信号采集模块在载物平台上采集到的角度信号传输至显示模块，并根据角度信号值控制电机驱动模块驱动自校准运动调节机构调节载物平台。本发明采用的自校准运动调节机构，实现承载众多小型设备进行实时或静态水平自调节，提高了测量精度高，从而达到方便、实用的功效。

Description

自校准水平载物装置
技术领域
本发明涉及一种载物装置，具体地说涉及一种自校准水平载物装置。
背景技术
水平仪是一种常用的测量小角度的量具，它广泛应用于机械和仪表制造中，通过测量相对于水平位置的倾斜角获取机器设备水平位置和工作台面的平面度及导轨的直线度、设备安装的水平位置和垂直位置等，已成为机床制造、安装和修理中最基本的一种检验工具。常见的水平仪有气泡水平仪、电子水平仪等。
用水平仪来进行调整导轨的直线度之前，应首先调整整体导轨的水平。将水平仪置于导轨的中间和两端位置上，调整到导轨的水平状态，使水平仪的气泡在各个部位都能保持在刻度范围内。再将导轨分成相等的若干整段来进行测量，并使头尾平稳的衔接，逐段检查并读数，然后确定水平仪气泡的运动方向和水平仪实际刻度及格数。
但对于精密的仪器来说，由于在使用中不可避免地存在温度和震动漂移，将给整个仪器引入水平零位误差，并影响其正常使用。尤其是一些野外测量设备，经常使用气泡式水平仪来调整水平是一项十分繁琐并且增大误差的工作。因此，消除水平误差是保证众多设备操作准确的必要条件。
需要提供一种自校准水平载物装置，可提供智能型电子自动水平小型载物平台，该载物平台具有承载小型设备自动水平的能力，使得设备在使用中不需要经常使用水平仪来调整，实现承载众多小型设备进行实时或静态水平自调节，提高测量精度，从而达到方便、实用的功效。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种自校准水平载物装置，实现承载众多小型设备进行实时或静态水平自调节，提高测量精度，从而克服现有技术中因需要经常使用水平仪来调整水平，造成的操作繁琐并易增大工作误差的缺陷。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：
一种自校准水平载物装置，包括控制模块，分别与控制模块连接的信号采集模块、电机驱动模块、显示模块以及电源，设置有信号采集模块的载物平台，还包括分别与载物平台以及电机驱动模块连接的自校准运动调节机构，信号采集模块包括重力加速度传感器，控制模块将信号采集模块在载物平台上采集到的角度信号传输至显示模块，并根据角度信号值控制电机驱动模块驱动自校准运动调节机构调节载物平台。
本发明的重力加速度传感器包括X轴方向以及Y轴方向的二维重力加速度传感器，可以测量载物平台X轴、Y轴方向的倾斜角度，并将采集到的角度信号转换为数字滤波传输给控制模块。
本发明的自校准运动调节机构包括纵向紧密排列于同平面的两个半球凹槽结构，两个半球凹槽结构一端分别连接X轴重力加速度传感器以及Y轴重力加速度传感器，另一端分别连接电机驱动模块。
本发明的控制模块包括单片机以及角度换算子模块，单片机对接收的角度信号进行运算并补偿，角度换算子模块对补偿后的角度信号进行角度换算，将换算结果传输至显示模块以及电机驱动模块。
本发明的单片机包括快速响应的比例调节子模块、消除所述载物平台静态误差的积分调节子模块以及削弱震荡的微分调节子模块。
本发明的电机驱动模块包括直流电机以及电机驱动芯片，电机驱动芯片根据控制模块传输的角度信息控制直流电机带动自校准运动调节机构的运动。
本发明的信号采集模块还包括内部集成的信号调理子模块、低通滤波子模块和温度补偿子模块。
本发明的显示模块包括LCD显示屏以及与计算机连接的RS232接口。
本发明还包括控制面板输入模块，控制面板输入模块包括装置状态的锁定/开锁键、手动调节自校准运动调节机构的调节键。
采用上述技术方案的有益效果：
本发明采用自校准运动调节机构控制载物平台，自校准运动调节机构使用半球形凹槽机构作为调节X、Y方向的运动结构件，使得在二维水平仪上的耦合干扰问题得到了很好的解决，且精度更高，反应更迅速；同时以重力加速度传感器为信号来源，单片机为运算和控制核心。使得载物平台上的设备在使用中不需要经常使用水平仪来调整，实现承载众多小型设备进行实时或静态水平自调节，提高测量精度，从而达到方便、实用的功效。
附图说明
图1为本发明装置的系统示意图；
图2为本发明装置的结构示意图。
图中：
100-载物平台  200-信号采集模块  201-X轴重力加速度传感器  202-Y轴重力加速度传感器  300-电源  400-控制模块  401-单片机  402-角度换算子模块  500-控制面板输入模块  501-控制面板  600-显示模块  601-LCD602-RS232接口  700-电机驱动模块  701-直流电机  702-电机驱动芯片  800-自校准运动调节机构  801-半球凹槽结构
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进一步描述：
请参见图1、图2，本发明的自校准水平装置包括载物平台100、信号采集模块200、电源300、控制模块400、控制面板输入模块500、显示模块600、电机驱动模块700、自校准运动调节机构800以及支架。
载物平台100上部表面可放置小型设备，载物平台100内设置有信号采集模块200。载物平台100一侧面连接有设置控制模块400、控制面板500以及显示模块600的面板。
信号采集模块200可收集载物平台100的角度信号。信号采集模块200包括两个重力加速度传感器、信号调理子模块、低通滤波子模块和温度补偿子模块。
重力加速度传感器是二维重力加速度传感器，包括X轴重力加速度传感器201以及Y轴重力加速度传感器202，可以测量所述载物平台X轴、Y轴方向的倾斜角度，并将采集到的角度信号转换为数字滤波传输给所述控制模块400。
控制模块400上连接有给系统提供动力的电源300、控制面板输入模块500、显示模块600以及电机驱动模块700。
控制模块400包括单片机401以及角度换算子模块402。单片机401包括快速响应的比例调节子模块、消除载物平台静态误差的积分调节子模块以及削弱震荡的微分调节子模块。
单片机401对信号采集模块200在载物平台100上采集到的角度信号进行运算并补偿，角度换算子模块402对补偿后的角度信号进行角度换算，将换算结果传输至显示模块600以及电机驱动模块700。
电机驱动模块700包括直流电机701以及电机驱动芯片702，电机驱动芯片702根据控制模块100传输的角度信息控制直流电机701带动自校准运动调节机构800以调节载物平台100。
自校准运动调节机构800设置于载物平台100的底部，用于支撑和调节载物平台100的水平。自校准运动调节机构800包括纵向紧密排列于同平面的两个半球凹槽结构801，两个半球凹槽结构801一端分别连接X轴重力加速度传感器201以及Y轴重力加速度传感器202，另一端分别连接电机驱动模块700。
电机驱动模块700和自校准运动调节机构800设置于支架上。
显示模块600包括LCD显示屏601以及与计算机连接的RS232接口602。经角度换算子模块402处理过后得到的角度信息被输出到LCD显示屏601和RS232接口602。RS232接口可以将数据输出至计算机，便于数据检测。
控制面板输入模块500，控制面板输入模块500包括控制面板501，控制面板501上设置有装置水平状态的锁定/开锁键、手动调节自校准运动调节机构800的调节键。
具体操作时，首先使用X、Y轴调节键将载物平台100调节至X-0，Y-0。从LCD显示屏601上可以读取现在的0点漂移量，可以手动调节偏移量进行校准。当漂移为0时，使用锁定键，将自动调节锁定，避免引起多次调节，锁定后，平台保持静态水平。如有需要，将锁定装置解锁，回复动态水平自调节，完成再校准工作。
上述的具体实施方式只是示例性的，是为了更好的使本领域技术人员能够理解本专利，不能理解为是对本专利包括范围的限制，只要是根据本专利所揭示精神的所作的任何等同变更或修饰，均落入本专利包括的范围。

Claims (9)

1.一种自校准水平载物装置，包括控制模块，分别与控制模块连接的信号采集模块、电机驱动模块、显示模块以及电源，设置有信号采集模块的载物平台，其特征在于：还包括分别与所述载物平台以及电机驱动模块连接的自校准运动调节机构，所述信号采集模块包括重力加速度传感器，所述控制模块将所述信号采集模块在所述载物平台上采集到的角度信号传输至所述显示模块，并根据角度信号值控制所述电机驱动模块驱动所述自校准运动调节机构调节所述载物平台。
2.根据权利要求1所述的自校准水平载物装置，其特征在于：所述重力加速度传感器包括X轴方向以及Y轴方向的二维重力加速度传感器，可以测量所述载物平台X轴、Y轴方向的倾斜角度，并将采集到的角度信号转换为数字滤波传输给所述控制模块。
3.根据权利要求2所述的自校准水平载物装置，其特征在于：所述自校准运动调节机构包括纵向紧密排列于同平面的两个半球凹槽结构，两个所述半球凹槽结构一端分别连接所述X轴重力加速度传感器以及所述Y轴重力加速度传感器，另一端分别连接所述电机驱动模块。
4.根据权利要求1所述的自校准水平载物装置，其特征在于：所述控制模块包括单片机以及角度换算子模块，所述单片机对接收的角度信号进行运算并补偿，所述角度换算子模块对补偿后的角度信号进行角度换算，将换算结果传输至所述显示模块以及电机驱动模块。
5.根据权利要求4所述的自校准水平载物装置，其特征在于：所述单片机包括快速响应的比例调节子模块、消除所述载物平台静态误差的积分调节子模块以及削弱震荡的微分调节子模块。
6.根据权利要求1所述的自校准水平载物装置，其特征在于：所述电机驱动模块包括直流电机以及电机驱动芯片，所述电机驱动芯片根据所述控制模块传输的角度信息控制所述直流电机带动所述自校准运动调节机构的运动。
7.根据权利要求1所述的自校准水平载物装置，其特征在于：所述信号采集模块还包括内部集成的信号调理子模块、低通滤波子模块和温度补偿子模块。
8.根据权利要求1所述的自校准水平载物装置，其特征在于：所述显示模块包括LCD显示屏以及与计算机连接的RS232接口。
9.根据权利要求1所述的自校准水平载物装置，其特征在于：还包括控制面板输入模块，所述控制面板输入模块包括装置状态的锁定/开锁键、手动调节所述自校准运动调节机构的调节键。
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